计算机组成原理试题及答案
一、填空（12分）
1.某浮点数基值为2，阶符1位，阶码3位,数符1位，尾数7位，阶码和尾数均用补码表示,尾数采用规格化形式，用十进制数写出它所能表示的最大正数，非0最小正数，最大负数,最小负数。
2.变址寻址和基址寻址的区别是：在基址寻址中，基址寄存器提供， 指令提供； 而在变址寻址中，变址寄存器提供，指令提供.
3.影响流水线性能的因素主要反映在和
两个方面。
4.设机器数字长为16位（含1位符号位）。若1次移位需10ns,一次加法需10ns，则补码除法需时间，补码BOOTH算法最多需要时间。
5.CPU从主存取出一条指令并执行该指令的时间叫,它通常包含若干个,而后者又包含若干个.组成多级时序系统。
二、名词解释(8分)
1.微程序控制
2.存储器带宽
3.RISC
4.中断隐指令及功能
三、简答（18分）
1。 完整的总线传输周期包括哪几个阶段？简要叙述每个阶段的工作。
2. 设主存容量为1MB，Cache容量为16KB，每字块有16个字，每字32位.
(1）若Cache采用直接相联映像，求出主存地址字段中各段的位数。
(2)若Cache采用四路组相联映像，求出主存地址字段中各段的位数。
3。 某机有五个中断源，按中断响应的优先顺序由高到低为L0，L1，L2，L3，L4，现要求优先顺序改为L3，L2，L4，L0,L1,写出各中断源的屏蔽字。
中断源 | 屏蔽字 0 1 2 3 4 |
L0 L1 L2 L3 L4 | |
4. 某机主存容量为4M×16位，且存储字长等于指令字长，若该机的指令系统具备120种操作。操作码位数固定，且具有直接、间接、立即、相对四种寻址方式。
（1)画出一地址指令格式并指出各字段的作用；
（2)该指令直接寻址的最大范围；
(3）一次间址的寻址范围；
(4）相对寻址的寻址范围。
四、（6分）
设阶码取3位,尾数取6位（均不包括符号位)，按浮点补码运算规则
计算 [25] + [24］
五、画出DMA方式接口电路的基本组成框图，并说明其工作过程（以输入设备为例）。（8分）
六、（10分）设CPU共有16根地址线，8根数据线，并用作访存控制信号，用作读写控制信号，现有下列存储芯片：
RAM：1K×8位、2K×4位、4K×8位
ROM：2K×8位、4K×8位
以及74138译码器和各种门电路（自定)，画出CPU与存储器连接图。要求:
（1）最大4K地址空间为系统程序区，与其相邻2K地址空间为用户
程序区。
(2）合理选用上述存储芯片，说明各选几片?写出每片存储芯片的地址范围。
(3）详细画出存储芯片的片选逻辑。
允许输出
允许写
74138
七、假设CPU在中断周期用堆栈保存程序断点,且进栈时栈指针减一，出栈时栈指针加一。试写出中断返回指令（中断服务程序的最后一条指令），在取指阶段和执行阶段所需的全部微操作命令及节拍安排.若采用微程序控制,则还需要增加哪些微操作。（10分）
八、除了采用高速芯片外，从计算机的各个子系统的角度分析，指出6种以上提高整机速度的措施。(8分)
计算机组成原理试题答案
一、填空（12分)
1．127；1/512；—1/512—1/32768；—128。
2．基地址;形式地址；基地址；形式地址。
3．访存冲突;相关问题.
4．300ns；310ns。
5．指令周期；机器周期；节拍。
二、名词解释（8分)
1．微程序控制
答：采用与存储程序类似的方法来解决微操作命令序列的形成，将一条机器指令编写成一个微程序，每一个微程序包含若干条微指令，每一条指令包含一个或多个微操作命令.
2．存储器带宽
答：每秒从存储器进出信息的最大数量,单位可以用字/秒或字节/秒或位/秒来表示。
3．RISC
答：RISC是精简指令系统计算机，通过有限的指令条数简化处理器设计，已达到提高系统执行速度的目的。
4．中断隐指令及功能
补码的最小负数答：中断隐指令是在机器指令系统中没有的指令,它是CPU在中断周期内由硬件自动完成的一条指令，其功能包括保护程序断点、寻中断服务程序的入口地址、关中断等功能。
三、简答(18分）
1．答：
总线在完成一次传输周期时，可分为四个阶段：
∙申请分配阶段:由需要使用总线的主模块（或主设备）提出申请,经总线仲裁机构决定下一传输周期的总线使用权授于某一申请者;
∙寻址阶段：取得了使用权的主模块，通过总线发出本次打算访问的从模块（或从设备）的存储地址或设备地址及有关命令，启动参与本次传输的从模块；
∙传数阶段：主模块和从模块进行数据交换，数据由源模块发出经数据总线流入目的模块；
∙结束阶段:主模块的有关信息均从系统总线上撤除，让出总线使用权。
2．答:
（1)若Cache采用直接相联映像：
字块中含64个字节，字块的位数为b=6。
Cache中含有256个字块，所以字块地址位数c=8。
主存容量为1M字节,总位数为20。
主存字块标记位数t=6。
（2)若Cache采用四路组相联映像，
字块中含64个字节，字块的位数为b=6。
每组含有四个字块，每组含256个字节。
Cache中含有64个字块，所以组地址位数q=6。
主存容量为1M字节，总位数为20。
主存字块标记位数t=8。
3．答：
设屏蔽位为“1”时表示对应的中断源被屏蔽，屏蔽字排列如下：
中断源 | 屏蔽字 0 1 2 3 4 |
L0 L1 L2 L3 L4 | 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 |
4．答：
（1）指令字长16位,操作码为7位，寻址特征位2位，地址码7位；
（2)-64～63；
(3)216；
（4)216．
四、（6分）
答:
被加数为 0，101;0.100100，[x]补=00,101； 00。100100
加数为 0，100;1。010100，［y]补=00，100; 11.010100
（1）对阶：
［△j]补=[jx]补- ［jy]补=00，101+11,100=00,001
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